[发明专利]聚异戊二烯与聚乙二醇的两亲性接枝共聚物及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚异戊二烯与聚乙二醇的两亲性接枝共聚物及其制备方法和用途。

背景技术

聚烯烃是典型的非极性结晶高分子材料，其表面张力较低，难以被极性液体浸润，因而聚烯烃类的制品表面对油墨、着色剂、涂料、胶黏剂等的附着力很差，往往必须对其表面进行预处理，才能进行二次加工。如果对聚烯烃进行接枝改性，使聚合物的染色性、粘结性等得到改善，就可以扩大其使用范围，实现材料的功能化和高性能化。两亲性接枝聚合物具有独特的物理和化学性质，其在熔融状态及溶液中可以发生微相分离，形成多种结构形态，因此，这类聚合物在医药、纳米材料、复合材料及日用品领域具有很好的应用前景。

一般方法合成的以聚烯烃为骨架的接枝聚合物分子量分布较宽，引发效率不可控，并且难以合成高密度的接枝聚合物。例如文献（H. Iatrou, J. W. Mays, N. Hadjichristidis, Macromolecules, 1998: 31, 6697-6701. 1998年）首次制备PI-g-PS₂“蜈蚣形”聚合物，由活性聚苯乙烯与SiCl₄ 选择性反应生成大分子偶联剂(PS)₂SiCl₂，随后加入α,ω-聚异戊二烯 (PI) 双阴离子进行逐步缩聚反应得到蜈蚣形聚合物。因为采用逐步缩聚反应，所得到的聚合物是多分散的。文献(S. W. Ryu, H. Asada, A. Hirao, et al, Macromolecules, 2004, 37: 6291-6298) 通过活性聚合物与每个重复单元含两个苄基溴的PS 主链聚合物偶联，成功合成接枝聚合物。但是此制备过程复杂，条件苛刻，并且反应效率受活性阴离子的化学结构和支化程度的影响极大。

利用阴离子聚合与其它合成技术如点击化学相结合的方法，是制备新颖结构和优异性能的异戊二烯系聚合物产品的一个重要研究方向。本发明用阴离子活性聚合，制备分子量可控、窄分布的聚异戊二烯，通过巯基-双键的点击反应将聚异戊二烯中侧链的双键定量的转化为羟基，生成侧基含羟基的聚异戊二烯PI-OH，再与端异氰酸酯基的PEG偶联得到接枝聚合物PI-g-PEG。合成步骤相对较少，同时反应效率高，整个反应过程可控。制备得到的聚异戊二烯-聚乙二醇接枝共聚物（PI-g-PEG）是一种两亲性的聚合物，在聚烯烃等材料的表面改性等领域具有应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚异戊二烯与聚乙二醇的两亲性接枝共聚物及其制备方法和用途。

聚异戊二烯与聚乙二醇的两亲性接枝共聚物，其特征在于它的结构分子式Ⅰ为：

                 Ⅰ 

式中A为式Ⅱ所示的链单元，

                  Ⅱ

其中R为脂肪族或芳香族基团，x、y、z、n均为整数。

聚异戊二烯与聚乙二醇的两亲性接枝共聚物的制备方法，它的步骤如下：

1）在甲苯存在下，将摩尔比为2-40:1:0.33的巯基乙醇、聚异戊二烯、引发剂偶氮二异丁腈加入到反应器中，配成重量百分比浓度为3~6%的甲苯溶液，冷冻-抽气-充氩气循环3-5次以除去氧气，在氩气保护下于60~70℃反应12~24h，经浓缩后用甲醇沉淀洗涤2-3次，分离，真空干燥得到含羟基聚异戊二烯大分子；

含羟基聚异戊二烯大分子结构式Ⅲ为：

               Ⅲ

其中x、y、z为整数；

2）将质量百分比为2:8-15的单羟基聚乙二醇、甲苯加入反应器，在130~150℃下共沸除水，加入甲苯溶解，加入摩尔比为1:1-4的聚乙二醇、二异氰酸酯和重量百分比为0.05-1%的催化剂二丁基二月桂酸锡，在氩气保护下35~60℃下反应8-16h，经浓缩后加入到冰无水乙醚中沉析2-3次，分离，真空干燥得到端异氰酸酯基聚乙二醇大分子；

端异氰酸酯基聚乙二醇大分子分子结构式Ⅳ为：

                         Ⅳ

其中R为脂肪族或芳香族基团，n为整数；